某海洋工程地基處理技術研究

摘 要：本文基于筆者多年從事工程地質勘察、施工、監測的相關工作經驗，以某港口工程強夯施工為研究背景，分析了某港口工程強夯地基處理與試驗區監測方法，探討了強夯質量保證措施，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞：港口 工程施工 強夯地基 試驗區 監測

中圖分類號：TU761 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0055-02

1 工程概況

工程位于海南省西部某地，原場地為濱海地帶，陸域采用開山上石同填形成，為了適應港口倉儲建設的需要，要對新填上進行強夯處理，地基處理的總面積約3×104 m2，根據鉆探資料，該區上層自上而下分別描述如下。

（1）素填上，主要成分為塊石、碎石及砂礫，較松散，厚度為3.5～5 m；（2）中粗砂，稍密，厚度約為5 m；（3）粘上，灰褐色，可塑，含有機質及少量貝殼碎屑，為海相成因，厚度為12.5 m；（4）粘上，黃褐色，硬塑，為陸相沖洪積形成的老粘上，該層未穿透。

需處理的上層為素填上及中粗砂層，總厚度約8.5～10 m。采用3000 kJ能量進行強夯處理根據公式H=a（Mh/10）0.5算其有效加固深度為8.6 m（a取0.5）。

2 強夯地基處理方案設計

強夯采用兩遍點夯，一遍滿夯。

點夯單擊夯擊能為3000 kJ，夯錘底面直徑2～2.4 m，錘重200 kN、夯點正方形布置，夯點間距為6 m×6 m。第2遍夯點選在上1遍己夯點間隙。

強夯擊數及收錘標準：每個夯點夯擊數大于10擊，最后2擊的平均夯沉量不大于50 mm每遍夯擊間隔時間為1～2 d。

滿夯：滿夯能量為1000 kJ，夯錘底直徑2～2.4 m，要求錘印彼此搭接，且搭接部分不應小于錘底面積的1/3～1/5。

3 試夯及監測

強夯的目的是通過強夯試驗來確定強夯最佳施工參數，并根據試夯的結果確定施工方案進行大面積的施工、試夯監測項目主要包括：孔隙水壓力觀測、地下水位觀測、夯坑及其周邊地表變形觀測、每遍點夯及興夯前后的地表高程測量等監測項目。試夯后還需通過載荷板試驗、標準貫入等效果檢驗來計算經強夯加固后地基上的承載力和密實程度。整個流程如圖1所示。

試夯區面積為30 m×30 m，在試夯區邊線以外10 m處埋設水位觀測孔1個，孔深10 m，地下水位的監測與孔隙水壓力觀測同步進行。并埋設孔隙水壓力觀測點1個，孔隙水壓力儀器采用鋼弦孔隙水壓力計。孔隙水壓力和水位觀測孔每天觀測1次。

在試夯區內選擇3個夯點作單點試夯，每個試夯點位置附近埋設3組孔壓，每組設7個測頭。在地面以下4.5 m左右往下每隔2 m埋設1個孔壓傳感器，共21個。單點夯開始，3組孔壓、地下水位同步觀測。并進行夯沉量、夯坑及其周邊地表變形觀測。根據孔隙水壓力監測確定強夯的夯擊擊數、有效加固深度等。

3.1 孔隙水壓力監測方法與要求

為防止強夯時剪切波對孔隙水壓力測頭的破壞，須對孔隙水壓力儀地面以下的電纜加裝鋼制護管。孔隙水壓力儀的埋設在強夯前采用鉆孔方法進行埋設。埋設完成等孔壓值穩定后，方可作為初始讀數、觀測時隨強夯每一擊進行同步觀測，求出距夯坑不同距離、不同埋設深度上體的孔隙水壓力，并繪制孔壓增量與距離關系曲線圖、孔壓增量與深度關系曲線圖、孔壓與夯擊擊數及消散過程曲線等相關圖表。

遍夯間歇時間按孔隙水壓力消散80%所需時間確定。強夯處理的主要上層是表層的開山上石和下部的中粗砂，上顆粒間空隙較多，滲透性很好，孔隙水壓力消散速度較快、經觀測，一遍夯間歇時間為3小時40分鐘，兩遍夯間歇時間為7 h，大面積施工遍夯間歇時間按7 h考慮。

3.2 地下水位監測方法與要求

隨同孔隙水壓力觀測同步進行，掌握地下水的變化情況，確定靜水壓力。

3.3 強夯前后地面高程測量和夯坑及其周邊地表變形監測

為了判定夯實效果，在試夯時選擇具有代表性的夯坑作為觀測點。沿夯坑2個垂直方向分別設置8個觀測樁，設置間距為距夯坑印邊1 m，2 m，3 m，4 m，5 m，6 m，8 m，10 m。每個夯坑周邊共計16個觀測樁。每夯擊一次觀測夯沉量和每個觀測樁的沉降和降起情況，繪制夯坑周邊地表沉降、降起曲線。各夯點每擊夯沉量如表1所示。強夯后夯坑周邊變形以降起為主，降起量較小，基木無沉降、從表1可看出，單擊夯坑總夯沉量為1.35～1.46 m，點擊擊數為10～11擊時滿足設計提出的標準：最后2擊平均夯沉量≤50 mm。

為了確定地面沉降量，在每遍夯前、夯后均對試驗區進行地面高程測量，按4 m×4 m的方格網進行、結果見表2，從表2可看出，地表平均總沉降量為62 cm。

3.4 標貫孔

在強夯前、后各進行1個標貫孔，每1 m做1個標貫測試，繪制地基處理前、后標準貫入擊數對比曲線，分析確定各層地基上加固后的地基承載力。

夯后標貫值明顯提高，在影響深度范囚內夯前的標貫擊數平均值為：N=13；夯后的標貫擊數平均值為：N=28。平均增長約2.0倍。

3.5 載荷板試驗

強夯完成并碾壓整平后，進行載荷板試驗，載荷板面積為1.5 m×1.5 m，最大荷載加至使用要求的3倍，每級加荷后按間隔10、10、10、15、15 min，以后每隔半小時讀1次沉降。載荷試驗技術要求按照《港口工程地質勘察規范》JTJ240-97進行。此地基經處理后的容許承載力達250 kPa。

4 強夯質量保證措施

（1）嚴格控制夯點測放位置，允許偏差為±5 cm；（2）嚴格控制夯錘就位，允許偏差為±15 cm；（3）嚴格控制場地整平高差≤±10 cm；（4）嚴格控制夯坑回填石料粒徑≤30 cm，夯坑回填石料粒徑較大時容易導致翻錘；（5）嚴格控制夯擊能，強夯前需要校核落距；（6）下雨天不宜進行強夯，采取抽排水等措施將夯坑內或場地積水及時排除，地下水位較高影響施工時，采取井點降水等措施降低地下水位；（7）夯錘起吊不平時，應采取措施糾正，當坑底傾斜度≥30°時應整平再夯。

5 結語

在素填上形成的新填上區采用強夯處理地基是簡單、有效的施工方法、可根據填上厚度選擇合適的夯擊能量。從孔隙水壓力觀測資料以及標準貫入對比曲線上反映出，在此類上層中，以300 kJ夯擊能進行強夯施工時，其影響深度約為9.5 m，有效加固深度約為8.0 m。木工程土質條件比較好，孔隙水壓力消散較快，大面積施工可分區穿插進行，大面積強夯作業可不考慮遍夯間歇時間。

參考文獻

[1]張營營，溫國利.強夯法在地基處理中的應用[J].科技資訊，2010（1）：28-30.

[2]卜明慧，胡未.在地基處理中強夯法的有效影響深度研究[J].科技創新導報，2010（3）：139-140.

[3]劉維民，趙文英.強夯法在濕陷性黃土地基處理中的應用研究[J].科技資訊，2010（3）：99.

[4]張義丹.強夯法在港口地基處理中的應用[J].科技資訊，2010（4）：204.

[5]劉淦.淺談軟土地基的加固方法[J].科技創新導報，2010（1）：6-7.

[6]賈廣彬.強夯法處理濕陷性土地基的研究[J].科技創新導報，2010（1）：63-65，73.